ყველაზე პატარა ბირთვული რეაქტორი მსოფლიოში. ჩინეთი მსოფლიოში ყველაზე პატარა ბირთვული რეაქტორის აშენებას აპირებს. პერსონალი წყვეტს ყველაფერს

1. თავისუფალი დგუშიანი სტერლინგის ძრავა იკვებება "ატომური ორთქლით" გაცხელებით. 2. ინდუქციური გენერატორი უზრუნველყოფს დაახლოებით 2 ვტ ელექტროენერგიას ინკანდესენტური ნათურის გასაძლიერებლად. გამა სხივები. შეიძლება იყოს შესანიშნავი ღამის განათება!

14 წელზე უფროსი ასაკის ბავშვებისთვის, ახალგაზრდა მკვლევარი შეძლებს დამოუკიდებლად შეიკრიბოს, თუმცა პატარა, მაგრამ რეალური ბირთვული რეაქტორიგაიგეთ რა არის სწრაფი და დაგვიანებული ნეიტრონები და ნახეთ ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის აჩქარებისა და შენელების დინამიკა. გამა-სპექტრომეტრით რამდენიმე მარტივი ექსპერიმენტი საშუალებას მოგცემთ გაიგოთ სხვადასხვა დაშლის პროდუქტების წარმოება და სცადოთ საწვავის რეპროდუქცია ახლა მოდური თორიუმიდან (თორიუმ-232 სულფიდის ნაჭერი ერთვის). ჩართული წიგნი „ბირთვული ფიზიკის საფუძვლები პატარებისთვის“ შეიცავს 300-ზე მეტი ექსპერიმენტის აღწერას აწყობილი რეაქტორით, ასე რომ, კრეატიულობისთვის უზარმაზარი შესაძლებლობებია.

ისტორიული პროტოტიპი ატომური ენერგიის ლაბორატორიის კომპლექტმა (1951) სკოლის მოსწავლეებს მისცა შესაძლებლობა შეუერთდნენ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ყველაზე მოწინავე სფეროებს. ელექტროსკოპმა, ღრუბლის კამერამ და გეიგერ-მიულერის მრიცხველმა შესაძლებელი გახადა ბევრის განხორციელება ყველაზე საინტერესო ექსპერიმენტები. მაგრამ, რა თქმა უნდა, არც ისე საინტერესოა, როგორც რუსული "მაგიდის ატომური ელექტროსადგურიდან" სამუშაო რეაქტორის აწყობა!

1950-იან წლებში, ბირთვული რეაქტორების მოსვლასთან ერთად, ჩანდა, რომ კაცობრიობის წინაშე ყველა ენერგეტიკული პრობლემის გადაჭრის ბრწყინვალე პერსპექტივები ჩანდა. ენერგეტიკის ინჟინრებმა დააპროექტეს ატომური ელექტროსადგურები, გემთმშენებლებმა შექმნეს ატომური ელექტრო გემები და მანქანის დიზაინერებმაც კი გადაწყვიტეს შეუერთდნენ დღესასწაულს და გამოეყენებინათ "მშვიდობიანი ატომი". საზოგადოებაში წარმოიშვა "ბირთვული ბუმი" და ინდუსტრიამ დაიწყო კვალიფიციური სპეციალისტების ნაკლებობა. საჭირო იყო ახალი კადრების შემოდინება და სერიოზული საგანმანათლებლო კამპანია დაიწყო არა მხოლოდ უნივერსიტეტის სტუდენტებში, არამედ სკოლის მოსწავლეებშიც. მაგალითად, A.C. გილბერტმა კომპანიამ 1951 წელს გამოუშვა ატომური ენერგიის ლაბორატორიის ბავშვთა ნაკრები, რომელიც შეიცავს რამდენიმე მცირე რადიოაქტიურ წყაროს, საჭირო ინსტრუმენტებს და ურანის მადნის ნიმუშებს. ეს „უახლესი მეცნიერების ნაკრები“, როგორც ყუთში იყო ნათქვამი, საშუალებას აძლევდა „ახალგაზრდა მკვლევარებს ჩაეტარებინათ 150-ზე მეტი საინტერესო სამეცნიერო ექსპერიმენტი“.

პერსონალი წყვეტს ყველაფერს

გასული ნახევარი საუკუნის განმავლობაში მეცნიერებმა ისწავლეს რამდენიმე მწარე გაკვეთილი და ისწავლეს საიმედო და უსაფრთხო რეაქტორების აშენება. მიუხედავად იმისა, რომ ინდუსტრია ამჟამად ვარდნაშია ფუკუშიმას ბოლოდროინდელი ავარიის გამო, ის მალე კვლავ აღზევდება და ატომური ელექტროსადგურები კვლავ განიხილება, როგორც უკიდურესად პერსპექტიული გზა სუფთა, საიმედო და უსაფრთხო ენერგიის წარმოებისთვის. მაგრამ ახლა რუსეთში კადრების ნაკლებობაა, ისევე როგორც 1950-იან წლებში. სკოლის მოსწავლეების მოზიდვა და ინტერესის გაზრდა ბირთვული ენერგია, კვლევითი და საწარმოო საწარმო (SPE) “Ekoatomconversion”, მაგალითზე A.S. კომპანია Gilbert-მა გამოუშვა საგანმანათლებლო ნაკრები 14 წელზე უფროსი ასაკის ბავშვებისთვის. რა თქმა უნდა, მეცნიერება არ დგას ამ ნახევარი საუკუნის განმავლობაში, ამიტომ, მისი ისტორიული პროტოტიპისგან განსხვავებით, თანამედროვე ნაკრები საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ბევრად უფრო საინტერესო შედეგი, კერძოდ, მაგიდაზე ატომური ელექტროსადგურის რეალური მოდელის შეკრება. რა თქმა უნდა, აქტიურია.

წიგნიერება აკვანიდან

„ჩვენი კომპანია მოდის ობნინსკიდან, ქალაქიდან, სადაც ბირთვული ენერგია თითქმის ყველასთვის ნაცნობი და ნაცნობია საბავშვო ბაღი, განმარტავს "PM" სამეცნიერო მრჩეველი NPP "Ecoatomconversion" ანდრეი ვიხადანკო. ”და ყველას ესმის, რომ მისი შიში აბსოლუტურად არ არის საჭირო.” ყოველივე ამის შემდეგ, მხოლოდ უცნობი საფრთხეა ნამდვილად საშინელი. სწორედ ამიტომ, ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოვუშვათ ეს ნაკრები სკოლის მოსწავლეებისთვის, რაც მათ საშუალებას მისცემს ექსპერიმენტი ჩაატარონ და შეისწავლონ ბირთვული რეაქტორების მუშაობის პრინციპები საკუთარი და სხვების სერიოზული რისკის გარეშე. მოგეხსენებათ, ბავშვობაში მიღებული ცოდნა ყველაზე გამძლეა, ამიტომ ამ ნაკრების გამოშვებით ვიმედოვნებთ, რომ მნიშვნელოვნად შევამცირებთ ჩერნობილის ან განმეორების ალბათობას.

ფუკუშიმა მომავალში“.

ნარჩენი პლუტონიუმი

მრავალი ატომური ელექტროსადგურის მუშაობის წლების განმავლობაში დაგროვდა ტონა ე.წ. რეაქტორული პლუტონიუმი. იგი ძირითადად შედგება იარაღის კლასის Pu-239-ისგან, რომელიც შეიცავს დაახლოებით 20% სხვა იზოტოპების, პირველ რიგში, Pu-240-ის შერევას. ეს რეაქტორული კლასის პლუტონიუმს სრულიად უვარგისს ხდის ბირთვული ბომბების შესაქმნელად. მინარევების გამოყოფა ძალიან რთულია, ვინაიდან 239-ე და 240-ე იზოტოპებს შორის მასის სხვაობა მხოლოდ 0,4%-ია. ბირთვული საწვავის წარმოება რეაქტორის პლუტონიუმის დამატებით აღმოჩნდა ტექნოლოგიურად რთული და ეკონომიკურად წამგებიანი, ამიტომ ეს მასალა სარგებლობის გარეშე დარჩა. ეს არის "ნარჩენი" პლუტონიუმი, რომელიც გამოიყენება "ახალგაზრდა ბირთვული მეცნიერების კომპლექტში", რომელიც შემუშავებულია Ecoatomconversion Research and Production Enterprise-ის მიერ.

როგორც ცნობილია, დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დასაწყებად, ბირთვულ საწვავს უნდა ჰქონდეს გარკვეული კრიტიკული მასა. იარაღის ხარისხის ურანი-235-ისგან დამზადებული ბურთისთვის ის 50 კგ-ია, პლუტონიუმ-239-ისგან დამზადებული ბურთისთვის - მხოლოდ 10. ნეიტრონული რეფლექტორისგან დამზადებულ ჭურვს, მაგალითად ბერილიუმს, შეუძლია რამდენჯერმე შეამციროს კრიტიკული მასა. და მოდერატორის გამოყენება, როგორც თერმული ნეიტრონის რეაქტორებში, შეამცირებს კრიტიკულ მასას ათჯერ მეტჯერ, რამდენიმე კილოგრამამდე მაღალ გამდიდრებულ U-235-მდე. Pu-239-ის კრიტიკული მასა იქნება ასობით გრამი და სწორედ ეს ულტრა კომპაქტური რეაქტორი ჯდება მაგიდაზე, რომელიც შეიქმნა Ecoatomconversion-ში.

რა არის მკერდში

კომპლექტის შეფუთვა მოკრძალებულად არის შემუშავებული შავ-თეთრში და მხოლოდ სამსეგმენტიანი რადიოაქტიურობის მკრთალი ხატები გამოირჩევიან ზოგადი ფონიდან. ”ნამდვილად არავითარი საშიშროება არ არსებობს”, - ამბობს ანდრეი და მიუთითებს ყუთზე დაწერილ სიტყვებზე: ”სრულიად უსაფრთხოა!” ”მაგრამ ეს არის ოფიციალური ხელისუფლების მოთხოვნები.” ყუთი მძიმეა, რაც გასაკვირი არ არის: ის შეიცავს დალუქულ ტყვიის გადაზიდვის კონტეინერს საწვავის შეკრებით (FA) ექვსი პლუტონიუმის ღეროსგან ცირკონიუმის გარსით. გარდა ამისა, კომპლექტში შედის გარე რეაქტორის ჭურჭელი, რომელიც დამზადებულია სითბოს მდგრადი მინისგან ქიმიური გამკვრივებით, კორპუსის საფარი შუშის ფანჯრებით და დალუქული მილებით, უჟანგავი ფოლადის ბირთვის კორპუსით, რეაქტორის სადგამით და საკონტროლო შთამნთქმელი ღეროთი. ბორის კარბიდი. რეაქტორის ელექტრული ნაწილი წარმოდგენილია თავისუფალი დგუშიანი სტერლინგის ძრავით შემაერთებელი პოლიმერული მილებით, პატარა ინკანდესენტური ნათურით და მავთულებით. კომპლექტში ასევე შედის ბორის მჟავას ფხვნილის ერთი კილოგრამიანი ტომარა, წყვილი დამცავი კოსტუმი რესპირატორებით და გამა სპექტრომეტრი ჩაშენებული ჰელიუმის ნეიტრონული დეტექტორით.

ატომური ელექტროსადგურის მშენებლობა

ატომური ელექტროსადგურის სამუშაო მოდელის აწყობა სურათებში თანდართული სახელმძღვანელოს მიხედვით ძალიან მარტივია და ნახევარ საათზე ნაკლებ დრო სჭირდება. მოდური დამცავი კოსტუმის ჩაცმის შემდეგ (ეს საჭიროა მხოლოდ შეკრების დროს), ჩვენ ვხსნით დალუქულ შეფუთვას საწვავის შეკრებით. შემდეგ შეკრებას ჩავსვამთ რეაქტორის ჭურჭლის შიგნით და ვფარავთ მას ბირთვის კორპუსით. და ბოლოს, ჩვენ ვადამდელი სახურავი ერთად დალუქული ტყვიები თავზე. თქვენ უნდა ჩადოთ შთამნთქმელი ღერო ბოლომდე ცენტრალურში და რომელიმე დანარჩენი ორიდან შეავსოთ აქტიური ზონა გამოხდილი წყლით სხეულზე ხაზამდე. შევსების შემდეგ, ორთქლისა და კონდენსატის მილები, რომლებიც გადის სტერლინგის ძრავის სითბოს გადამცვლელში, უკავშირდება წნევის შესასვლელებს. თავად ატომური ელექტროსადგური უკვე დასრულებულია და მზადაა გასაშვებად, რჩება მხოლოდ ბორის მჟავას ხსნარით სავსე აკვარიუმზე განთავსება, რომელიც შესანიშნავად შთანთქავს ნეიტრონებს და იცავს ახალგაზრდა მკვლევარს ნეიტრონული გამოსხივებისგან.

სამი, ორი, ერთი - დაიწყე!

აკვარიუმის კედელთან მივაქვთ გამა სპექტრომეტრი ნეიტრონული სენსორით: ნეიტრონების მცირე ნაწილი, რომელიც ჯანმრთელობისთვის საფრთხეს არ წარმოადგენს, მაინც გამოდის. ნელა აწიეთ საკონტროლო ღერო, სანამ ნეიტრონული ნაკადი არ დაიწყებს სწრაფ ზრდას, რაც მიუთითებს თვითშენარჩუნებული ბირთვული რეაქციის დაწყებაზე. რჩება მხოლოდ, რომ დაველოდოთ საჭირო სიმძლავრის მიღწევას და ღერო 1 სმ-ით უკან დააბრუნოთ ნიშნების გასწვრივ, რათა რეაქციის სიჩქარე დასტაბილურდეს. როგორც კი დუღილი დაიწყება, ორთქლის ფენა გამოჩნდება ბირთვის სხეულის ზედა ნაწილში (სხეულში არსებული პერფორაციები ხელს უშლის ამ ფენას პლუტონიუმის ღეროების გამოვლენაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მათი გადახურება). ორთქლი მიდის მილით სტერლინგის ძრავამდე, სადაც კონდენსირდება და გამომავალი მილით ჩაედინება რეაქტორში. ტემპერატურის სხვაობა ძრავის ორ ბოლოს შორის (ერთი თბება ორთქლით, მეორე კი გაცივდება ოთახის ჰაერით) გარდაიქმნება დგუში-მაგნიტის ვიბრაციაში, რაც თავის მხრივ იწვევს ალტერნატიული დენიძრავის მიმდებარე გრაგნილში, ახალგაზრდა მკვლევრის ხელში ატომური შუქის ანთება და, როგორც დეველოპერები იმედოვნებენ, ატომური ინტერესი მის გულში.

რედაქტორის შენიშვნა: ეს სტატია გამოქვეყნდა ჟურნალის აპრილის ნომერში და არის პირველაპრილის ხუმრობა.

შეუძლია თუ არა შენობა სრულად უზრუნველყოს ელექტროენერგიით, გათბობით, ცხელი წყლით და ამავდროულად მიჰყიდოს ზედმეტ ენერგიას გვერდით?

Რა თქმა უნდა! თუ გავიხსენებთ ძველ კარგ ატომს და ჩვენს სახლს მინიატურული ბირთვული რეაქტორით აღჭურავთ. რაც შეეხება ეკოლოგიას და უსაფრთხოებას? გამოდის, რომ ამ პრობლემების მოგვარება შესაძლებელია გამოყენებით თანამედროვე ტექნოლოგიები. სწორედ ასე ფიქრობენ ე.წ. კონცეფციის განხორციელებით დაკავებული აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტის ექსპერტები. "დალუქული" რეაქტორი.

ასეთი მოწყობილობის შექმნის იდეა გაჩნდა დაახლოებით ათი წლის წინ, როგორც განვითარებადი ქვეყნებისთვის ენერგოეფექტური მიწოდების რეცეპტი. მისი მთავარი ელემენტია მცირე დალუქული ტრანსპორტირებადი ავტონომიური რეაქტორი (SSTAR), რომელიც შეიქმნა ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში. ლოურენსი (კალიფორნია).

ამ პროდუქტის განსაკუთრებული თვისებაა რადიოაქტიური ნივთიერების მოპოვების სრული შეუძლებლობა (რომ აღარაფერი ვთქვათ მისი გაჟონვის შესაძლებლობაზე). ეს უნდა ყოფილიყო მოწყობილობების მიწოდების მთავარი პირობა სახელმწიფოებისთვის ე.წ. "მესამე" სამყაროს, რათა აღმოიფხვრას ცდუნება გამოიყენოს მისი შინაარსი ბირთვული იარაღის შესაქმნელად. მთლიანად დალუქული ყუთი, რომელიც აღჭურვილია სანდო განგაშის სისტემით გახსნის მცდელობის შემთხვევაში და შიგნით არის რეაქტორი ორთქლის გენერატორით, ჯინივით დალუქული ბოთლში.

რაც უფრო ღრმავდება წინააღმდეგობები გლობალურ ენერგეტიკულ ბაზარზე, ბაზარი სულ უფრო კარნახობს მოთხოვნას ენერგომომარაგების ავტონომიურ სისტემებზე. იურიდიული თვალსაზრისით, მცირე ზომის რეაქტორების ფართო გამოყენება განვითარებული ქვეყნებიგვპირდება გაცილებით ნაკლებ სირთულეებს, ვიდრე მათი მიწოდება განვითარებადი ქვეყნებისთვის. შედეგად, მიკრობირთვული ელექტროსადგურის ოცნება სულ უფრო და უფრო გარდაიქმნება იდეაში წერტილის ენერგიის გენერატორის შექმნის შესახებ „მარადიული“ საწვავის გამოყენებით.

არსებული SSTAR ტექნოლოგიები არ იძლევა ბირთვის დატენვის საშუალებას და მოსალოდნელი უწყვეტი მუშაობის ვადა 30 წელია. ამ პერიოდის შემდეგ, შემოთავაზებულია უბრალოდ შეცვალოს მთელი ბლოკი ახლით. გაითვალისწინეთ, რომ 100 მეგავატი სიმძლავრის რეაქტორი ჯდება 15 მეტრის სიმაღლისა და 3 მეტრის დიამეტრის „ბოთლში“.

ეს ინდიკატორები, ძალიან მოკრძალებული ელექტროსადგურისთვის, მაინც მნიშვნელოვანი ჩანს ჩვენ ვსაუბრობთცალკეული ობიექტების ენერგომომარაგების შესახებ. თუმცა, პროექტის შემოქმედებითმა განვითარებამ აჩვენა წონისა და ზომის მახასიათებლების მნიშვნელოვნად შემცირების შესაძლებლობა სიმძლავრის ადეკვატური შემცირებით.

სამომავლოდ, დიზაინერები აპირებენ გააგრძელონ მუშაობა ელექტროსადგურის მინიატურიზაციაზე და კონტროლის სისტემების გაუმჯობესებაზე. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი სფეროა „ბირთვული ტაბლეტის“ სიცოცხლის 40-50 წლამდე გახანგრძლივება, რისთვისაც იგეგმება მის შიგნით დამატებითი დამცავი სისტემების დაყენება.

ასე რომ, არ არის გამორიცხული, რომ უახლოეს მომავალში შესაძლებელი იყოს ენერგიის თითქმის მარადიული წყაროს დაყენება პირდაპირ ყველა სახლის სარდაფში.

ბოლო დროს სულ უფრო განვითარდა ავტონომიური ენერგომომარაგების კონცეფცია. იყოს ეს დასასვენებელი სახლითავისი ქარის წისქვილებით და მზის პანელებისახურავზე ან ხის გადამამუშავებელ ქარხანაში სამრეწველო ნარჩენებზე მომუშავე გათბობის ქვაბით - ნახერხი, არსი არ იცვლება. მსოფლიო თანდათან მიდის დასკვნამდე, რომ დროა უარი თქვას სითბოს და ელექტროენერგიის ცენტრალიზებულ მიწოდებაზე. ცენტრალური გათბობა პრაქტიკულად აღარ არის ევროპაში, ცალკეულ სახლებში, ბინების ცათამბჯენებში და სამრეწველო საწარმოებითბება დამოუკიდებლად. ერთადერთი გამონაკლისი არის ჩრდილოეთ ქვეყნების გარკვეული ქალაქები - სადაც ცენტრალიზებული გათბობა და დიდი ქვაბის სახლები გამართლებულია კლიმატური პირობებით.

რაც შეეხება ავტონომიურ ენერგეტიკულ მრეწველობას, ყველაფერი ამისკენ მიდის - მოსახლეობა აქტიურად ყიდულობს ქარის ტურბინებს და მზის პანელებს. საწარმოები ეძებენ გზებს რაციონალური გამოყენებათერმული ენერგიისგან ტექნოლოგიური პროცესები, აშენებენ საკუთარ თბოელექტროსადგურებს და ასევე ყიდულობენ მზის პანელებს და ქარის ტურბინებს. ისინი, ვინც განსაკუთრებით „მწვანე“ ტექნოლოგიებზე არიან ორიენტირებულები, გეგმავენ ქარხნის სახელოსნოებისა და ფარდულების სახურავების მზის პანელებით დაფარვას.

საბოლოო ჯამში, ეს უფრო იაფი გამოდის, ვიდრე ადგილობრივი ელექტრო ქსელებიდან საჭირო ენერგიის სიმძლავრის შეძენა. თუმცა, ჩერნობილის ავარიის შემდეგ, ყველას რატომღაც დაავიწყდა, რომ ყველაზე ეკოლოგიურად სუფთა, იაფი და ხელმისაწვდომი გზითთერმული და ელექტრო ენერგიის მიღება კვლავ რჩება ატომის ენერგიად. და თუ ბირთვული ინდუსტრიის არსებობის განმავლობაში, ატომური რეაქტორებით ელექტროსადგურები ყოველთვის ასოცირდება კომპლექსებთან, რომლებიც ფარავს ჰექტარ ფართობს, უზარმაზარ მილებსა და ტბებს გაგრილებისთვის, მაშინ ბოლო წლების მრავალი განვითარება შექმნილია ამ სტერეოტიპების დასარღვევად.

რამდენიმე კომპანიამ მაშინვე გამოაცხადა, რომ ისინი შევიდნენ ბაზარზე "სახლის" ბირთვული რეაქტორებით. მინიატურული სადგურები, ზომით დაწყებული ავტოფარეხის კოლოფიდან პატარა ორსართულიან კორპუსამდე, მზადაა მიაწოდოს 10-დან 100 მგვტ-მდე 10 წლის განმავლობაში საწვავის გარეშე. რეაქტორები სრულიად დამოუკიდებელია, უსაფრთხოა, არ საჭიროებს მოვლას და მათი მომსახურების ვადის ბოლოს, უბრალოდ იტენება კიდევ 10 წლით. ეს არ არის რკინის ქარხნის ან კომერციული ზაფხულის მაცხოვრებლის ოცნება? მოდით, უფრო ახლოს მივხედოთ მათ, ვისი გაყიდვებიც უახლოეს წლებში დაიწყება.

Toshiba 4S (სუპერ უსაფრთხო, პატარა და მარტივი)

რეაქტორი შექმნილია როგორც ბატარეა. ვარაუდობენ, რომ ასეთი "ბატარეა" 30 მეტრის სიღრმის შახტში იქნება ჩამარხული, მის ზემოთ შენობა კი 22 იქნება. 16 11 მეტრი. არც ისე კარგი აგარაკი? ასეთ სადგურს დასჭირდება ტექნიკური პერსონალი, მაგრამ ეს მაინც არ შეედრება ათიათასობით კვადრატულ მეტრ სივრცეს და ასობით მუშაკს ტრადიციულ ატომურ ელექტროსადგურებში. კომპლექსის ნომინალური სიმძლავრე არის 10 მეგავატი 30 წლის განმავლობაში საწვავის შევსების გარეშე.

რეაქტორი მუშაობს სწრაფი ნეიტრონები. მსგავსი რეაქტორი დამონტაჟდა და ფუნქციონირებს 1980 წლიდან ბელოიარსკის ატომურ ელექტროსადგურზე სვერდლოვსკის რეგიონირუსეთი (რეაქტორი BN-600). აღწერილია მოქმედების პრინციპი. იაპონურ ინსტალაციაში გამდნარი ნატრიუმი გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი. ეს შესაძლებელს ხდის რეაქტორის სამუშაო ტემპერატურის ამაღლებას 200 გრადუსით ცელსიუსით წყალთან შედარებით და ნორმალურ წნევაზე. ამ ხარისხის წყლის გამოყენება ასჯერ გაზრდის წნევას სისტემაში.

რაც მთავარია, ამ ინსტალაციისთვის 1 კვტ/სთ გამომუშავების ღირებულება სავარაუდოდ 5-დან 13 ცენტამდე მერყეობს. ცვალებადობა განპირობებულია ეროვნული დაბეგვრის თავისებურებებით, ბირთვული ნარჩენების გადამუშავების სხვადასხვა ხარჯებით და თავად ქარხნის დეკომისიაციის ხარჯებით.

როგორც ჩანს, Toshiba-ს "ბატარეის" პირველი მომხმარებელი იქნება დაბაგალენა, ალასკა, აშშ. ამჟამად დრო გარბისკოორდინაცია სანებართვო დოკუმენტაციაამერიკის სამთავრობო უწყებებთან. კომპანიის პარტნიორი აშშ-ში არის ცნობილი კომპანია Westinghouse, რომელმაც უკრაინის ატომურ ელექტროსადგურს პირველად მიაწოდა რუსული TVEL-ების ალტერნატიული საწვავის შეკრებები.

ჰიპერიონის ენერგიის გენერაცია და ჰიპერიონის რეაქტორი

ეს ამერიკელი ბიჭები, როგორც ჩანს, პირველები შევიდნენ მინიატურული ბირთვული რეაქტორების კომერციულ ბაზარზე. კომპანია გვთავაზობს ინსტალაციას 70-დან 25 მეგავატამდე, რომლის ღირებულებაა დაახლოებით $25-30 მილიონი ერთეული. Hyperion ბირთვული დანადგარები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროენერგიის წარმოებისთვის, ასევე გათბობისთვის. 2010 წლის დასაწყისისთვის უკვე მიღებულია 100-ზე მეტი შეკვეთა სხვადასხვა სიმძლავრის სადგურებზე, როგორც ფიზიკური, ასევე. სახელმწიფო კომპანიები. დაგეგმილია მზა მოდულების წარმოების გადატანა შეერთებული შტატების ფარგლებს გარეთ, ქარხნების აშენება აზიასა და დასავლეთ ევროპაში.

რეაქტორი მუშაობს იმავე პრინციპით, როგორც ატომური ელექტროსადგურების თანამედროვე რეაქტორების უმეტესობა. წაიკითხე . მოქმედების პრინციპში ყველაზე ახლოს არის ყველაზე გავრცელებული რუსული VVER ტიპის რეაქტორები და ელექტროსადგურები, რომლებიც გამოიყენება პროექტ 705 ლირაზე (ნატო - "ალფა") ატომურ წყალქვეშა ნავებზე. ამერიკული რეაქტორი პრაქტიკულად არის ამ ბირთვულ წყალქვეშა ნავებზე დამონტაჟებული რეაქტორების სახმელეთო ვერსია, სხვათა შორის, ყველაზე სწრაფი. წყალქვეშა ნავებითავისი დროის.

გამოყენებული საწვავი არის ურანის ნიტრიდი, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი თერმული კონდუქტომეტრული კერამიკული ურანის ოქსიდთან შედარებით, ტრადიციული VVER რეაქტორებისთვის. ეს საშუალებას აძლევს მუშაობას 250-300 გრადუსი ცელსიუსით მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე წყალ-წყლის დანადგარები, რაც ზრდის ელექტრო გენერატორების ორთქლის ტურბინების ეფექტურობას. აქ ყველაფერი მარტივია - რაც უფრო მაღალია რეაქტორის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია ორთქლის ტემპერატურა და, შედეგად, უფრო მაღალია ორთქლის ტურბინის ეფექტურობა.

ტყვია-ბისმუტის დნობა, საბჭოთა ატომური წყალქვეშა ნავების მსგავსი, გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი "თხევადი". დნობა გადის სამ თბოგაცვლის წრეში და ამცირებს ტემპერატურას 500 გრადუს ცელსიუსიდან 480 გრადუსამდე. ტურბინისთვის სამუშაო სითხე შეიძლება იყოს წყლის ორთქლი ან ზედმეტად გახურებული ნახშირორჟანგი.

საწვავის და გაგრილების სისტემით ინსტალაცია იწონის მხოლოდ 20 ტონას და გათვლილია 10 წლის მუშაობისთვის ნომინალური სიმძლავრით 70 მეგავატი საწვავის შევსების გარეშე. მინიატურული ზომები მართლაც შთამბეჭდავია - რეაქტორი მხოლოდ 2,5 მეტრი სიმაღლისა და 1,5 მეტრი სიგანისაა! მთელი სისტემის ტრანსპორტირება შესაძლებელია სატვირთო ან რკინიგზით, არის აბსოლუტური კომერციული მსოფლიო რეკორდსმენი სიმძლავრე-მობილურობის თანაფარდობით.

ადგილზე მისვლისთანავე, რეაქტორთან ერთად "კასრი" უბრალოდ დაკრძალულია. მასზე წვდომა ან რაიმე სახის შენარჩუნება საერთოდ არ არის მოსალოდნელი. შემდეგ საგარანტიო პერიოდიშეკრება იჭრება და იგზავნება მწარმოებლის ქარხანაში შესავსებად. ტყვია-ბისმუტის გაგრილების მახასიათებლები უზრუნველყოფს უსაფრთხოების უზარმაზარ უპირატესობას - გადახურება და აფეთქება შეუძლებელია (ზეწოლა არ იზრდება ტემპერატურასთან ერთად). ასევე, როდესაც გაგრილდება, შენადნობი მყარდება და თავად რეაქტორი იქცევა ტყვიის სქელი ფენით იზოლირებულ რკინის ბლანკად, რომელსაც არ ეშინია მექანიკური სტრესის. სხვათა შორის, ეს არის ზუსტად დაბალი სიმძლავრის დროს მუშაობის შეუძლებლობა (გამაგრილებელი შენადნობის გამაგრების გამო და ავტომატური გამორთვა), იყო ატომურ წყალქვეშა ნავებზე ტყვიის-ბისმუტის დანადგარების შემდგომი გამოყენების უარის მიზეზი. ამავე მიზეზით, ეს არის ყველა ქვეყნის ატომურ წყალქვეშა ნავებზე დაყენებული ყველაზე უსაფრთხო რეაქტორები.

თავდაპირველად, მინიატურული ატომური ელექტროსადგურები შეიმუშავა Hyperion Power Generation-ის მიერ სამთო მრეწველობის საჭიროებებისთვის, კერძოდ, ნავთობის ფიქლის გადამუშავებისთვის სინთეზურ ზეთში. სინთეზური ნავთობის სავარაუდო მარაგი ნავთობის ფიქალში, რომელიც ხელმისაწვდომია დღევანდელი ტექნოლოგიების გამოყენებით გადამუშავებისთვის, შეფასებულია 2,8-3,3 ტრილიონ ბარელზე. შედარებისთვის, ჭაბურღილების "თხევადი" ნავთობის მარაგი შეფასებულია მხოლოდ 1,2 ტრილიონ ბარელზე. თუმცა, ფიქლის გადამუშავების პროცესი ნავთობში მოითხოვს მის გაცხელებას და შემდეგ ორთქლის შეკავებას, რომელიც შემდეგ კონდენსირდება ზეთად და ქვეპროდუქტებად. გასაგებია, რომ გათბობისთვის სადღაც უნდა მიიღოთ ენერგია. ამ მიზეზით, ფიქლისგან ნავთობის მოპოვება ეკონომიკურად მიუღებელია ოპეკის ქვეყნებიდან მის იმპორტთან შედარებით. ასე რომ, კომპანია ხედავს თავისი პროდუქტის მომავალს გამოყენების სხვადასხვა სფეროში.

მაგალითად, როგორც მობილური ელექტროსადგური სამხედრო ბაზებისა და აეროდრომების საჭიროებისთვის. აქაც საინტერესო პერსპექტივებია. ამრიგად, მობილური საბრძოლო ოპერაციების ჩატარებისას, როდესაც ჯარები მოქმედებენ ე.წ. ძლიერი წერტილებიდან გარკვეული რეგიონები, ამ სადგურებს შეუძლიათ "ბაზის" ინფრასტრუქტურის კვება. ისევე, როგორც კომპიუტერულ სტრატეგიებში. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ როდესაც რეგიონში დავალება სრულდება, ელექტროსადგური იტვირთება მანქანა(თვითმფრინავი, სატვირთო ვერტმფრენი, სატვირთო მანქანები, მატარებელი, გემი) და გადაიყვანეს ახალ ადგილზე.

კიდევ ერთი სამხედრო პროგრამა არის მუდმივი სამხედრო ბაზებისა და აეროდრომების სტაციონარული ელექტრომომარაგება. საჰაერო თავდასხმის ან სარაკეტო თავდასხმის შემთხვევაში, ბაზა მიწისქვეშა ატომური ელექტროსადგური, რომელიც არ საჭიროებს ტექნიკურ პერსონალს, უფრო მეტად შეინარჩუნებს საბრძოლო ეფექტურობას. ანალოგიურად, შესაძლებელია სოციალური ინფრასტრუქტურის ობიექტების ჯგუფების ელექტროენერგია - ქალაქების წყალმომარაგების სისტემები, ადმინისტრაციული ობიექტები, საავადმყოფოები.

კარგად, სამრეწველო და სამოქალაქო პროგრამები - ელექტრომომარაგების სისტემები პატარა ქალაქებისა და ქალაქებისთვის, ინდივიდუალური საწარმოებიან მათი ჯგუფები, გათბობის სისტემები. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს დანადგარები, პირველ რიგში, გამოიმუშავებენ თერმულ ენერგიას და პლანეტის ცივ რეგიონებში შეიძლება შექმნან ბირთვი. ცენტრალიზებული სისტემებიგათბობა. კომპანია ასევე პერსპექტიულად მიიჩნევს ასეთი მობილური ელექტროსადგურების გამოყენებას განვითარებად ქვეყნებში განლაგების ქარხნებში.

SSTAR (პატარა, დალუქული, ტრანსპორტირებადი, ავტონომიური რეაქტორი)

პატარა, დალუქული, მობილური ავტონომიური რეაქტორი არის პროექტი, რომელიც მუშავდება ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში, აშშ. მოქმედების პრინციპი Hyperion-ის მსგავსია, მხოლოდ ის იყენებს ურანს-235 საწვავს. უნდა ჰქონდეს შენახვის ვადა 30 წელი 10-დან 100 მეგავატამდე სიმძლავრით.

ზომები უნდა იყოს 15 მეტრი სიმაღლე და 3 მეტრი სიგანე, რეაქტორის წონა 200 ტონა. ეს ინსტალაცია თავდაპირველად შექმნილია ლიზინგის სქემით განვითარებულ ქვეყნებში გამოსაყენებლად. ამრიგად, გაზრდილი ყურადღება ექცევა სტრუქტურის დაშლისა და მისგან რაიმე ღირებულის ამოღების შეუძლებლობას. ღირებულია ურანი-238 და იარაღის ხარისხის პლუტონიუმი, რომლებიც იწარმოება ვადის გასვლის შემდეგ.

იჯარის ხელშეკრულების დასასრულს, მიმღებს მოეთხოვება ბლოკის შეერთებულ შტატებში დაბრუნება. მარტო მე ვთვლი, რომ ეს არის მობილური ქარხნები იარაღის ხარისხის პლუტონიუმის წარმოებისთვის სხვა ადამიანების ფულისთვის? 🙂 თუმცა, ამერიკის სახელმწიფო აქ წინ არ წასულა კვლევითი სამუშაოჯერ პროტოტიპიც კი არ არის.

შეჯამებისთვის, უნდა აღინიშნოს, რომ ჯერჯერობით ყველაზე რეალური განვითარება Hyperion-ისგან არის და პირველი მიწოდება 2014 წელს არის დაგეგმილი. ვფიქრობ, ჩვენ შეგვიძლია ველოდოთ "ჯიბის" ატომური ელექტროსადგურების შემდგომ წინსვლას, მით უმეტეს, რომ სხვა საწარმოები, მათ შორის ისეთი გიგანტები, როგორიცაა Mitsubishi Heavy Industries, აწარმოებენ მსგავს სამუშაოებს მსგავსი სადგურების შექმნაზე. ზოგადად, მინიატურული ბირთვული რეაქტორი ღირსეული პასუხია ყველა სახის მოქცევის სიმღვრივეზე და სხვა წარმოუდგენლად "მწვანე" ტექნოლოგიებზე. როგორც ჩანს, ჩვენ შეიძლება მალე ვიხილოთ სამხედრო ტექნოლოგიების გადატანა სამოქალაქო გამოყენებაში.

მიკრო ატომური რეაქტორისამწუხაროდ, მისი შექმნა საშინაო საჭიროებისთვის შეუძლებელია და აი რატომ. ატომური რეაქტორის მოქმედება ეფუძნება თერმული ნეიტრონის მიერ ურანი-235 (235U) ბირთვების დაშლის ჯაჭვურ რეაქციას: n + 235U → 141Ba + 92Kr + γ (202,5 ​​MeV) + 3n. დაშლის ჯაჭვური რეაქციის სურათი ნაჩვენებია ქვემოთ

ნახ. ჩანს, თუ როგორ აღაგზნებს მას ბირთვში შემავალი ნეიტრონი (235U) და ბირთვი იყოფა ორ ფრაგმენტად (141Ba, 92Kr), γ-კვანტი ენერგიით 202,5 ​​MeV და 3 თავისუფალი ნეიტრონი (საშუალოდ), რაც თავის მხრივ შეუძლია დაყოს შემდეგი 3 ურანის ბირთვი, რომელიც მათ გზაზე მოხვდა. ამრიგად, ყოველი დაშლის მოვლენის დროს გამოიყოფა დაახლოებით 200 მევ ენერგია ან ~3 × 10-11 J, რაც შეესაბამება ~80 TerraJ/კგ ან 2,5 მილიონჯერ მეტს, ვიდრე გამოიყოფა იმავე რაოდენობით ნახშირის წვის დროს. მაგრამ როგორც მერფი გვავალებს: „თუ რამე ცუდი მოხდება, ეს მოხდება“ და დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ნეიტრონების ნაწილი იკარგება ჯაჭვურ რეაქციაში. ნეიტრონებს შეუძლიათ გაქცევა (გადახტომა) აქტიური მოცულობიდან ან შეიწოვება მინარევებით (მაგალითად, კრიპტონი). შემდგომი თაობის ნეიტრონების რაოდენობის თანაფარდობას წინა თაობის ნეიტრონების რაოდენობასთან ნეიტრონის გამრავლების გარემოს მთელ მოცულობაში (ბირთვული რეაქტორის ბირთვი) ეწოდება ნეიტრონის გამრავლების კოეფიციენტს, k. კ<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, აფეთქება ხდება თითქმის მყისიერად, როდესაც k უდრის 1-ს, ხდება კონტროლირებადი სტაციონარული ჯაჭვის რეაქცია. ნეიტრონის გამრავლების კოეფიციენტი (k) ყველაზე მგრძნობიარეა ბირთვული საწვავის მასისა და სიწმინდის მიმართ (235U). IN ბირთვული ფიზიკათვითშენარჩუნებული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დასაწყებად საჭირო დაშლელი მასალის მინიმალურ მასას (k≥1) ეწოდება კრიტიკული მასა. ურანი-235-ისთვის ის უდრის 50 კგ-ს. რა თქმა უნდა, ეს არ არის მიკრო ზომის, მაგრამ არც ისე ბევრია. ბირთვული აფეთქების თავიდან ასაცილებლად და ჯაჭვური რეაქციის კონტროლის უნარის შესაქმნელად (გამრავლების ფაქტორი), რეაქტორში საწვავის მასა უნდა გაიზარდოს და, შესაბამისად, ამოქმედდეს ნეიტრონის შთამნთქმელი (მოდერატორები). სწორედ რეაქტორის ეს საინჟინრო-ტექნიკური აღჭურვილობა, ჯაჭვური რეაქციის მდგრადი კონტროლის მიზნით, გაგრილების სისტემა და დამატებითი სტრუქტურები პერსონალის რადიაციული უსაფრთხოებისთვის, მოითხოვს დიდ მოცულობას.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ California-232, როგორც საწვავი, რომლის კრიტიკული მასა დაახლოებით 2,7 კგ. ლიმიტში, ალბათ, სავსებით შესაძლებელია რეაქტორის რამდენიმე მეტრი დიამეტრის ბურთის ზომამდე მიყვანა. სავარაუდოდ, ეს არის ალბათ ის, რაც კეთდება ბირთვულ წყალქვეშა ნავებზე. ვფიქრობ, ასეთ რეაქტორებთან მიახლოება ძალიან საშიში უნდა იყოს ☠ გარდაუვალი ნეიტრონული ფონის გამო, მაგრამ ამის შესახებ მეტი დეტალი მეომრებს უნდა ჰკითხოთ.

კალიფორნიული არ არის შესაფერისი როგორც ბირთვული საწვავი მისი უზარმაზარი ღირებულების გამო. 1 გრამი California-252 დაახლოებით 27 მილიონი დოლარი ღირს. ბირთვულ საწვავად ფართოდ გამოიყენება მხოლოდ ურანი. თორიუმსა და პლუტონიუმზე დაფუძნებული საწვავის ელემენტები ჯერ კიდევ არ არის ფართოდ გამოყენებული, მაგრამ აქტიურად ვითარდება.

წყალქვეშა რეაქტორების შედარებით მაღალი კომპაქტურობა უზრუნველყოფილია დიზაინის სხვაობით (ჩვეულებრივ წნევით წყლის რეაქტორები, VVER/PWR), მათთვის განსხვავებული მოთხოვნები (უსაფრთხოების და საგანგებო გამორთვის სხვადასხვა მოთხოვნები; ბორტზე, როგორც წესი, არ სჭირდება ბევრი ელექტროენერგია, რეაქტორებისგან განსხვავებით. ხმელეთზე დაფუძნებული ელექტროსადგურები, რომლებიც შეიქმნა მხოლოდ ელექტროენერგიის გამო) და სხვადასხვა ხარისხის საწვავის გამდიდრების გამოყენება (ურანი-235-ის კონცენტრაცია ურანის-238-ის კონცენტრაციასთან შედარებით). როგორც წესი, საზღვაო რეაქტორებისთვის საწვავი იყენებს ურანს გამდიდრების გაცილებით მაღალი ხარისხით (20%-დან 96%-მდე ამერიკული კატარღებისთვის). ასევე, ხმელეთზე დაფუძნებული ელექტროსადგურებისგან განსხვავებით, სადაც გავრცელებულია საწვავის გამოყენება კერამიკის სახით (ურანის დიოქსიდი), საზღვაო რეაქტორები ყველაზე ხშირად იყენებენ ურანის შენადნობებს ცირკონიუმთან და სხვა ლითონებთან ერთად, როგორც საწვავი.

გენერატორი მოწყობილობები ელექტროობაბირთვული დაშლის ენერგიის გამოყენების შედეგად, კარგად იქნა შესწავლილი (1913 წლიდან) და დიდი ხანია ათვისებულია წარმოებაში. ისინი ძირითადად გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა შედარებით კომპაქტურობა და მაღალი ავტონომია - კოსმოსის ძიებაში, წყალქვეშა მანქანები, იშვიათად დასახლებული და მიტოვებული ტექნოლოგიები. საშინაო პირობებში მათი გამოყენების პერსპექტივები საკმაოდ მოკრძალებულია, გარდა რადიაციული საფრთხისა, ბირთვული საწვავის უმეტესობა ძალზე ტოქსიკურია და, პრინციპში, უკიდურესად სახიფათოა კონტაქტში; გარემო. იმისდა მიუხედავად, რომ ინგლისურენოვან ლიტერატურაში ამ მოწყობილობებს უწოდებენ ატომურ ბატარეებს და არ არის ჩვეულებრივი მათი რეაქტორების დარქმევა, ისინი კარგად შეიძლება ჩაითვალოს ასეთებად, რადგან მათში ხდება დაშლის რეაქცია. თუ სასურველია, ასეთი მოწყობილობები შეიძლება ადაპტირებული იყოს საშინაო საჭიროებებისთვის, ეს შეიძლება იყოს შესაბამისი, მაგალითად, ანტარქტიდაში.

რადიოიზოტოპური თერმოელექტრული გენერატორები დიდი ხანია არსებობს და სრულად აკმაყოფილებს თქვენს მოთხოვნას - ისინი კომპაქტური და საკმაოდ ძლიერია. ისინი მუშაობენ Seebeck ეფექტის გამო და არ აქვთ მოძრავი ნაწილები. წინააღმდეგობრივი რომ არ იყოს საღი აზრი, უსაფრთხოების ზომები და სისხლის სამართლის კოდექსი, ასეთი გენერატორი შეიძლება დამარხულიყო სადმე ქვეყნის ავტოფარეხის ქვეშ და მისგან რამდენიმე ნათურა და ლეპტოპიც კი გამორთოთ. შეეწიროს, ასე ვთქვათ, შთამომავლების და მეზობლების ჯანმრთელობა ას-ორი ვატი ელექტროენერგიის გამო. საერთო ჯამში, 1000-ზე მეტი ასეთი გენერატორი იწარმოებოდა რუსეთსა და სსრკ-ში.

როგორც სხვა მონაწილეებმა უკვე უპასუხეს, "კლასიკური" რეაქტორების მინიატურიზაციის პერსპექტივები ბირთვული ენერგიაელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის ორთქლის ტურბინების გამოყენება მკაცრად შეზღუდულია ფიზიკის კანონებით და ძირითადი შეზღუდვები დაწესებულია არა იმდენად რეაქტორის ზომით, როგორც სხვა აღჭურვილობის ზომით: ქვაბები, მილსადენები, ტურბინები, გაგრილების კოშკები. სავარაუდოდ, არ იქნება "საყოფაცხოვრებო" მოდელები. მიუხედავად ამისა, საკმაოდ კომპაქტური მოწყობილობები ახლა აქტიურად ვითარდება, მაგალითად, პერსპექტიულ NuScale რეაქტორს, რომლის სიმძლავრეა 50 MWe, აქვს ზომები მხოლოდ 76 15 ინჩზე, ე.ი. დაახლოებით ორი მეტრი 40 სანტიმეტრით.

ბირთვული შერწყმის ენერგიით, ყველაფერი ბევრად უფრო რთული და ორაზროვანია. ერთის მხრივ, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მხოლოდ გრძელვადიან პერსპექტივაზე. ჯერჯერობით, ბირთვული შერწყმის დიდი რეაქტორებიც კი არ იძლევა ენერგიას და მათ პრაქტიკულ მინიატურიზაციაზე უბრალოდ საუბარი არ არის. მიუხედავად ამისა, რიგი სერიოზული და კიდევ უფრო სერიოზული ორგანიზაცია ავითარებს კომპაქტურ ენერგიის წყაროებს შერწყმის რეაქციის საფუძველზე. და თუ Lockheed Martin-ის შემთხვევაში სიტყვა „კომპაქტური“ ნიშნავს „ფურგონის ზომას“, მაშინ, მაგალითად, ამერიკული სააგენტო DARPA-ს შემთხვევაში, რომელიც 2009 ფისკალურ წელს გამოყო.